45＃鋼表面化學(xué)鍍Ni-B涂層的制備及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、1946年Brenner和Riddell提出化學(xué)鍍方法以來，化學(xué)鍍技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。化學(xué)鍍鎳硼合金涂層已被用于改善不銹鋼、鋁以及鎂合金等基體的耐蝕及其摩擦學(xué)性能，但目前關(guān)于在碳鋼上沉積Ni-B涂層的結(jié)構(gòu)及性能等方面的研究報(bào)道還比較少，此外，以往的研究大多關(guān)注Ni-B涂層在干摩擦條件下的摩擦學(xué)性能，鑒于Ni-B涂層表現(xiàn)出良好的耐蝕性能，有必要開展Ni-B涂層在水腐蝕特別是鹽水腐蝕條件下的摩擦學(xué)性能的研究。
　　本文以45

2、＃鋼作為基體，采用化學(xué)鍍技術(shù)在45＃鋼表面構(gòu)筑鎳硼涂層，較為系統(tǒng)的研究了制備條件及熱處理對(duì)Ni-B涂層表面形貌、晶相結(jié)構(gòu)及耐蝕性能的影響，重點(diǎn)研究了Ni-B涂層在鹽水腐蝕條件下的摩擦學(xué)性能。同時(shí)采用提拉浸涂法，化學(xué)刻蝕技術(shù)和自組裝技術(shù)對(duì)鎳硼涂層進(jìn)行表面修飾，得到了減摩性能良好的Ni-B/PTFE復(fù)合薄膜和高疏水Ni-B涂層硬脂酸薄膜，并對(duì)其摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果如下：
　　(1)45＃鋼表面化學(xué)鍍Ni-B涂層的晶相結(jié)構(gòu)及表

3、面形貌與涂層沉積速度有關(guān)，當(dāng)沉積速度較低時(shí)，45＃鋼表面化學(xué)鍍Ni-B涂層呈現(xiàn)“花瓣”結(jié)構(gòu)，為非晶態(tài)，對(duì)45＃鋼具有良好的腐蝕保護(hù)作用，同時(shí)，在干摩擦、水腐蝕和3.5％ NaCl水溶液腐蝕下，Ni-B涂層具有明顯的減摩耐磨性能，其磨損機(jī)制主要以粘著磨損為主。
　　(2)熱處理可明顯影響Ni-B涂層表面的晶相組織和摩擦學(xué)特性。當(dāng)熱處理溫度達(dá)到400℃時(shí)，Ni-B涂層表面生成Ni2B和Ni3B等晶相組織，表面硬度增大，且耐磨性能得到了

4、顯著的提高，但其摩擦系數(shù)卻增大了近75％。當(dāng)熱處理溫度達(dá)到550℃，盡管XRD分析表明其晶相組織中仍有Ni2B和Ni3B等晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)還檢測(cè)到了Ni4B3晶相，但是SEM發(fā)現(xiàn)，涂層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，耐磨性能也急劇下降。
　　(3)采用提拉法在Ni-B涂層表面涂覆PTFE固體潤(rùn)滑涂層，可大幅度改善Ni-B涂層的潤(rùn)濕性能和摩擦學(xué)性能。以60％PTFE乳液制備的Ni-B/PTFE復(fù)合涂層表面靜態(tài)接觸角達(dá)到129°，具有良好的耐蝕性能